用以實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路稱為門電路。常用的門電路在邏輯功能上有與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等幾種。
前實(shí)際應(yīng)用的門電路都是集成電路。在集成電路設(shè)計(jì)過程中,將復(fù)雜的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)字電路時(shí),不管是手工設(shè)計(jì)還是EDA工具自動(dòng)設(shè)計(jì),通常要用到七種基本邏輯(與、或、非、與非、或非、同或、異或)的圖形表示,在電路術(shù)語中這些邏輯操作符號(hào)被稱作門,對應(yīng)的具體電路就叫做門電路,包括某個(gè)基本邏輯或者多個(gè)基本邏輯組合的復(fù)雜邏輯。
比如實(shí)現(xiàn)取反功能的反相器,就叫做非門;實(shí)現(xiàn)“先與后反”功能的就是與非門,如下圖所示。與非門由兩個(gè)N管和兩個(gè)P管組成:P管并聯(lián),一端接電源;N管串聯(lián),一端接地。根據(jù)CMOS結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的思想,每個(gè)N管都會(huì)和一個(gè)P管組成一對,它們的柵極連在一起,作為與非門的輸入;輸出則在“串-并”結(jié)構(gòu)的中間。當(dāng)輸入端A、B中只要有一個(gè)為0時(shí),下面接地的通路斷開,而上面接電源的通路導(dǎo)通,就輸出高電平1;而只有A、B同時(shí)為1時(shí),才會(huì)使接地的兩個(gè)串聯(lián)NMOS管都導(dǎo)通,從而輸出低電平0。而這正是與非門的邏輯:只有兩個(gè)輸入都為1時(shí),輸出為0;否則結(jié)果為1。

上述7種基本邏輯對應(yīng)的門即為:與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門。另外還有一個(gè)常用的基本門電路叫傳輸門,可以模擬“開關(guān)”的動(dòng)作,當(dāng)然也是由MOS-FET組成的,利用了其柵電壓控制MOS管導(dǎo)通的原理;當(dāng)CP為1,A的數(shù)據(jù)可以傳到B端,當(dāng)CP為0時(shí),其內(nèi)部晶體管截止,可以把電路中的通路臨時(shí)關(guān)斷。它們的邏輯符號(hào)如右圖所示。
門電路幾乎可以組成數(shù)字電路里面任何一種復(fù)雜的功能電路,包括類似于加法、乘法的運(yùn)算電路,或者寄存器等具有存儲(chǔ)功能的電路,以及各種自由的控制邏輯電路,都是由基本的門電路組合而成的。
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